第三章 水分的測(cè)定

食品分析衡水學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系主講教師：郭靖第三章水分的測(cè)定第一節(jié)概述第二節(jié)水分的測(cè)定第三節(jié)水分活度值的測(cè)定第一節(jié)

概述水分含量的分析是食品分析中最重要也是最難獲得精確可靠數(shù)據(jù)的分析之一，本章將介紹測(cè)定水分的各種方法，包括方法的基本原理、操作步驟、應(yīng)用、注意點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)等；同時(shí)本章還對(duì)水分活度的測(cè)定作了介紹，作為食品質(zhì)量指標(biāo)之一，水分活度的測(cè)定與水分含量的測(cè)定具有同樣重要的意義。水的作用：沒(méi)有水就沒(méi)有生命，食品組成離不開(kāi)水。水分是食品的重要組成成分，其含量的多少，影響著食品的感官性狀、結(jié)構(gòu)以及對(duì)腐敗的敏感性。在食品體系內(nèi)，水不僅以純水狀態(tài)存在，而且還常溶解一些可溶性物質(zhì)，如糖類和許多鹽類；淀粉、親水性蛋白質(zhì)等高分子物質(zhì)也會(huì)分散在水中從而形成凝膠，來(lái)賦予食品一定的形態(tài)。不溶于水的物質(zhì)如脂肪和某些蛋白質(zhì)，也能在適當(dāng)?shù)臈l件下分散于水中成為乳濁液或膠體溶液。食品體系的組成離不開(kāi)水，但某些食品的水分增加或減少到一定程度時(shí)會(huì)對(duì)本身的品質(zhì)產(chǎn)生影響。如：水分含量增加時(shí)，脫水蔬菜的非酶褐變會(huì)隨之增加；水分含量減少可導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性、糖和鹽的結(jié)晶；食品的腐敗變質(zhì)與其中的水分含量也有一定關(guān)系。所以控制食品中的水分含量，對(duì)保持食品良好的感官性狀、維持食品中其他組分的平衡關(guān)系及保證食品具備一定的保存期均起著重要作用。一、水分的存在狀態(tài)根據(jù)水在食品中所處的狀態(tài)不同以及與非水組分結(jié)合強(qiáng)弱的不同，可把食品中的水劃分為以下三類：自由水（游離水）：溶液狀態(tài)存在的水分，它保持水本身的物理特性，在截留區(qū)域內(nèi)可以自由流動(dòng)。在低溫下易結(jié)冰，可作為膠體的分散劑和鹽的溶劑。親和水：存在于細(xì)胞壁或原生質(zhì)中，是強(qiáng)極性基團(tuán)單分子外的水分子層所包含的水，以及與非水組分中的弱極性基團(tuán)以氫鍵結(jié)合的水。向外蒸發(fā)的能力較弱，與自由水相比，蒸發(fā)需要吸收較多能量。③結(jié)合水（束縛水）：是食品中與非水組分結(jié)合最牢固的水，如葡萄糖、麥芽糖、乳糖的結(jié)晶水以及與食品中的蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素、果膠物質(zhì)中的羧基、氨基、羥基、巰基通過(guò)氫鍵結(jié)合的水。結(jié)合水冰點(diǎn)為-40℃，很難用蒸發(fā)的方法排除出去。結(jié)合水在食品內(nèi)部不能作為溶劑，微生物及其孢子也不能利用它來(lái)進(jìn)行繁殖和發(fā)芽。

由氫鍵結(jié)合力系著的水習(xí)慣上稱為結(jié)合水或束縛水如在食品中與蛋白質(zhì)活性基（-OH，=NH，-NH2，-COOH，-CONH2）和碳水化合物的活性基（-OH）以氫鍵相結(jié)合而不能自由運(yùn)動(dòng)的水即屬此類。

束縛水有兩個(gè)特點(diǎn)：①不易結(jié)冰（冰點(diǎn)-40℃）；②不能作為溶質(zhì)的溶媒。

二、水分的測(cè)定方法①直接測(cè)定法——利用水分本身的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)測(cè)定水分：烘干法、蒸餾法、卡爾·費(fèi)休法、化學(xué)干燥法。②間接測(cè)定法——利用食品的物理常數(shù)通過(guò)函數(shù)關(guān)系確定水分含量。如測(cè)相對(duì)密度、折射率、電導(dǎo)、旋光率等。間接測(cè)定法不需要除去樣品中的水分。直接法比間接法準(zhǔn)確度高。注意：必須要預(yù)防操作過(guò)程中所產(chǎn)生的水分得失誤差,或?qū)⑵淇刂圃谧畹头秶鷥?nèi)。三、水分的測(cè)定的意義

食品中的總固形物——指食品內(nèi)將水分排除后的全部殘留物（干基），組分有蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維、無(wú)氮抽出物、灰分等。1，水分含量是產(chǎn)品的一個(gè)質(zhì)量因素。如：果醬和果凍中，防止糖結(jié)晶；水果硬糖<3.0%；新鮮面包<28%，其外形干癟、沒(méi)有光澤。2，有些產(chǎn)品的水分含量（或固形物含量）通常有專門(mén)的規(guī)定，如：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中硬質(zhì)干酪的水分含量≤42%(GB5420-2003)3，水分含量在產(chǎn)品保藏中是一個(gè)關(guān)鍵的質(zhì)量因素，可以直接影響一些產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。如：脫水蔬菜和水果、奶粉、雞蛋粉、脫水馬鈴薯、香料香精等質(zhì)量的穩(wěn)定性。全脂乳粉的水分含量須控制在2.5%~3.0%以內(nèi)，這種條件不利于微生物的生長(zhǎng)，可延長(zhǎng)保質(zhì)期。4，食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的計(jì)量值要求列出水分含量。5，水分含量數(shù)據(jù)可用于表示樣品在同一計(jì)量基礎(chǔ)上的其他分析測(cè)定結(jié)果。第二節(jié)水分的測(cè)定一、干燥法在一定的溫度和壓力下，通過(guò)加熱方式將樣品中的水分蒸發(fā)完全并根據(jù)樣品加熱前后的質(zhì)量差來(lái)計(jì)算水分含量的方法，稱為干燥法。它包括直接干燥法和減壓干燥法。（一）干燥法的注意事項(xiàng)1、干燥法的前提條件應(yīng)用干燥法測(cè)定水分的樣品應(yīng)當(dāng)符合下述3個(gè)條件：①水分是樣品中唯一的揮發(fā)的物質(zhì)。②可以徹底地去除水分，水分的排除情況很完全，即含膠態(tài)物質(zhì)、含結(jié)合水量少。因?yàn)槌汉茈y把結(jié)合水除去，只好用真空干燥除去結(jié)合水。③食品中其他組分在加熱過(guò)程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的重量變化非常小，可忽略不計(jì)，對(duì)熱穩(wěn)定的食品。

2、操作條件的選擇：

（1）稱量瓶的選擇（鋁制、玻璃）玻璃稱量皿—能耐酸堿，不受樣品性質(zhì)的限制，常用于常壓干燥法。鋁制稱量盒——質(zhì)量輕，導(dǎo)熱性強(qiáng)，但對(duì)酸性食品不適宜，常用于減壓干燥法或原糧水分的測(cè)定。稱量皿規(guī)格的選擇，以樣品置于其中平鋪開(kāi)后厚度不超過(guò)皿高的1/3為宜。稱量皿放入烘箱內(nèi)，蓋子應(yīng)該打開(kāi)，斜放在旁邊，取出時(shí)先蓋好蓋子，用紙條取，放入干燥器內(nèi)，冷卻后稱重。

（2）稱樣量樣品一般控制在干燥后的殘留物為1.5～3克；固態(tài)、濃稠態(tài)樣品控制在3～5克；含水分較高的樣品控制在15～20克；（3）干燥設(shè)備：烘箱、干燥器電熱烘箱有各種形式，對(duì)流型、強(qiáng)力通風(fēng)型、真空烘箱。

對(duì)流型溫差最大，強(qiáng)力通風(fēng)型烘箱的溫差最小。干燥器（4）干燥條件干燥溫度：溫度一般控制在

95～105℃；對(duì)含還原糖較多的食品應(yīng)先（50～60℃）干燥0.5h，然后再用95~105℃進(jìn)行干燥。2.對(duì)熱穩(wěn)定的谷物可用120～130℃干燥。3.對(duì)于脂肪高的樣品，后一次重量可能高于前一次（由于脂肪氧化），應(yīng)用前一次的數(shù)據(jù)計(jì)算。干燥時(shí)間：恒重——最后兩次重量之差＜2mg?；颈ＷC水分蒸發(fā)完全。規(guī)定時(shí)間——根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，準(zhǔn)確度要求不高的。對(duì)于易結(jié)塊或形成硬皮的樣品要加入定量的海砂。一般每3g樣品加入20~30g的海砂就可以使其充分分散。加入海砂的作用：1）防止表面硬皮的形成；2）可以使樣品分散，減少樣品水分蒸發(fā)的障礙。還可以用硅藻土。（二）直接干燥法（常壓干燥法）1.原理：在一定的溫度（95～105℃）和壓力（常壓）下，將樣品在烘箱中加熱干燥，除去水分，干燥前后樣品的質(zhì)量之差為樣品的水分含量。2.適用范圍：適用于在95~105℃下，不含或含其他揮發(fā)性成分極微且對(duì)熱穩(wěn)定的各種食品。3.樣品的制備、測(cè)定及結(jié)果計(jì)算。樣品的制備方法常以食品種類及存在狀態(tài)的不同而異；一般情況下，食品以固態(tài)(如面包、餅干、乳粉等)、液態(tài)(如牛乳、果汁等)和濃稠態(tài)(如煉乳、糖漿、果醬等）存在?，F(xiàn)將樣品制備與測(cè)定方法等分述如下：

①固態(tài)樣品：固態(tài)樣品必須磨碎，全部經(jīng)過(guò)20~40目篩，混勻。在磨碎過(guò)程中，要防止樣品水分含量變化。一般水分在14%以下時(shí)稱為安全水分，即在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行粉碎過(guò)篩等處理，水分含量一般不會(huì)發(fā)生變化。但要求動(dòng)作迅速。制備好的樣品存于干燥潔凈的磨口瓶中備用。測(cè)定時(shí)，精確稱取上述樣品2~10g（視樣品性質(zhì)和水分含量而定），置于已干燥、冷卻并稱至恒重的有蓋稱量瓶中，樣品厚度約為5mm。加蓋，精確稱量后，移入95~105℃常壓烘箱中，開(kāi)蓋2~4小時(shí)后取出，加蓋置干燥內(nèi)冷卻0.5小時(shí)后稱重。再烘1小時(shí)左右，又冷卻0.5小時(shí)后稱重。重復(fù)此操作，直至前后兩次質(zhì)量差不超過(guò)2mg即算恒重。測(cè)定結(jié)果按下式計(jì)算：常壓干燥法操作過(guò)程：烘箱預(yù)熱稱量皿恒重m3

準(zhǔn)確稱樣+稱量皿重m1干燥1h冷卻30min稱量干燥1h冷卻30min稱量反復(fù)至恒重準(zhǔn)確稱樣+稱量皿重m2。水分的計(jì)算：水分%=(m1-m2)/(m1-m3)×100%對(duì)于水分含量再16%以上的樣品，通常采用二步干燥法進(jìn)行測(cè)定。即首先將樣品稱出總質(zhì)量后，切成厚度為2~3mm的薄片，在自然條件下風(fēng)干15~20h，使其達(dá)到安全水分標(biāo)準(zhǔn)（即與大氣濕度大致平衡），再準(zhǔn)確稱重，然后再將風(fēng)干樣品粉碎、過(guò)篩、混勻，貯于潔凈干燥的稱量瓶中以直接干燥法測(cè)定水分，測(cè)定時(shí)按上述固體樣品的程序進(jìn)行。分析結(jié)果按下式計(jì)算：水分（%）=式中m1-------新鮮樣品總質(zhì)量，g;m2------風(fēng)干后樣品總質(zhì)量，g;m3------干燥前適量樣品與稱量瓶質(zhì)量，g；m4------干燥后適量樣品與稱量瓶質(zhì)量，g；m5------稱量瓶質(zhì)量，g.②濃稠態(tài)樣品：濃稠態(tài)樣品直接加熱干燥，其表面易結(jié)硬殼焦化，使內(nèi)部水分蒸發(fā)受阻，故在測(cè)定前，需加入精制海砂或無(wú)水硫酸鈉，攪拌均勻，以增大蒸發(fā)面積。但測(cè)定中，應(yīng)先準(zhǔn)確稱樣，再加入已知質(zhì)量的海砂或無(wú)水硫酸鈉，攪拌均勻后干燥至恒重。測(cè)定結(jié)果按下式：水分（%）=式中：m1-----干燥前樣品與稱量瓶質(zhì)量g；m2-------海砂（或無(wú)水硫酸鈉）質(zhì)量，g；m3------干燥后樣品、海砂及稱量瓶的總質(zhì)量,g；m4-------稱量瓶質(zhì)量，g；

③液態(tài)樣品：液態(tài)樣品直接置于高溫加熱，會(huì)因沸騰而造成樣品損失，故需經(jīng)低溫濃縮后，再進(jìn)行高溫干燥。測(cè)定時(shí)先準(zhǔn)確稱樣于已烘干至恒重的蒸發(fā)皿內(nèi)，置于熱水浴鍋上蒸發(fā)至近干，再移入干燥箱中干燥至恒重。結(jié)果計(jì)算公式同上述一步干燥法。由于液態(tài)樣品主要由水分和可溶性固形物所組成，因此也可采用比重法、折光法等測(cè)出樣品中固形物含量，然后按下式間接求出水分含量：水分（%）=100%﹣可溶性固形物%4.說(shuō)明及注意事項(xiàng)①水果、蔬菜樣品，應(yīng)先洗去泥沙后，再用蒸餾水沖洗一次，然后用潔凈紗布吸干表面的水分。②在測(cè)定過(guò)程中，稱量皿從烘箱中取出后，應(yīng)迅速放入干燥器中進(jìn)行冷卻，否則，不易達(dá)到恒重。③干燥器內(nèi)一般用硅膠作干燥劑，硅膠吸濕后效能會(huì)減低，故當(dāng)硅較藍(lán)色減褪或變紅時(shí)，需及時(shí)換出，置135℃左右烘2~3小時(shí)使其再生后再用。硅膠若吸附油脂等后，去濕能力也會(huì)大大減低。④果糖含量較高的樣品，如水果制品、蜜蜂等，在高溫下（＞70℃）長(zhǎng)時(shí)間加熱，其果糖會(huì)發(fā)生氧化分解作用而導(dǎo)致明顯誤差。故宜采用減壓干燥法測(cè)定水分含量。⑤含有較多氨基酸、蛋白質(zhì)及羰基化合物的樣品，長(zhǎng)時(shí)間加熱則會(huì)發(fā)生羰氨反應(yīng)析出水分而導(dǎo)致誤差：對(duì)此類樣品宜用其他方法測(cè)定水分含量。（三）減壓干燥法1.原理利用在低壓下水的沸點(diǎn)降低的原理，將取樣后的稱量皿置于真空烘箱內(nèi)，在選定的真空度于加熱溫度下干燥到恒重，干燥后樣品所失去的質(zhì)量即為水分含量。

2.適用范圍

適用于在100℃以上加熱容易分解、變質(zhì)及含有不易除去結(jié)合水的食品，如糖漿、果糖、味精、麥乳精、高脂肪食品、果蔬及其制品等的水分含量測(cè)定。由于采用較低的蒸發(fā)溫度可以防止含脂肪高的樣品在高溫下的脂肪氧化，防止含糖量高的樣品在高溫下脫水炭化，也可防止含高溫易分解成分的樣品在高溫下分解。3.儀器及裝置真空烘箱(帶真空泵、干燥瓶、安全瓶）。在用減壓干燥法測(cè)水分含量時(shí)，為了除去烘干過(guò)程中樣品蒸發(fā)出來(lái)的水分以及烘箱恢復(fù)常壓時(shí)空氣中的水分，整套儀器設(shè)備除用一個(gè)真空烘箱（帶真空泵）外，還連接了幾個(gè)干燥瓶和一個(gè)安全瓶，設(shè)備流程如圖。4.操作方法準(zhǔn)確稱取2~5g樣品于已烘干至恒重的稱量皿中，放入真空烘箱內(nèi),按圖所示流程連接好全套裝置后，打開(kāi)真空泵抽出烘箱內(nèi)空氣至所需壓力40~53.3KP(300~400mmHg)，并同時(shí)加熱至所需溫度(50~60℃）。關(guān)閉真空泵上的活塞，停止抽氣，使烘箱內(nèi)保持一定的溫度和壓力，經(jīng)一定時(shí)間后，打開(kāi)活塞使空氣經(jīng)干燥瓶緩緩進(jìn)入烘箱內(nèi)，待壓力恢復(fù)正常后，再打開(kāi)烘箱取出稱量皿，放入干燥器中冷卻0.5小時(shí)后稱量。并重復(fù)以上操作至恒重。5.結(jié)果計(jì)算：同直接干燥法6.說(shuō)明及注意事項(xiàng)①真空烘箱內(nèi)各部位溫度要求均勻一致，若干燥時(shí)間短時(shí)，更應(yīng)嚴(yán)格控制。②第一次使用的鋁質(zhì)稱量盒要反復(fù)烘干二次，每次置于調(diào)節(jié)到規(guī)定溫度的烘箱內(nèi)烘1~2小時(shí)，然后移至干燥器內(nèi)冷卻45分鐘，稱重(精確到0.1mg)，求出恒重。第二次以后使用時(shí)，通常采用前一次的恒重值。試樣為谷粒時(shí)，入小心使用可重復(fù)20~30次而恒重值不變。

③由于直讀天平與被測(cè)量物之間的溫度差會(huì)引起明顯的誤差,故在操作中應(yīng)力求被稱量物與天平的溫度相同后再稱重,一般冷卻時(shí)間在0.5~1小時(shí)內(nèi).④減壓干燥時(shí)，自烘箱內(nèi)部壓力降至規(guī)定真空度時(shí)起計(jì)算烘干時(shí)間，一般每次烘干時(shí)間為2小時(shí)，但有的樣品需5小時(shí)；恒重一般以減量不超過(guò)0.5mg時(shí)為標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)受熱后易分解的樣品則可以不超過(guò)1~3mg的減量值為恒重標(biāo)準(zhǔn)。二、

蒸餾法（一）原理

基于兩種互不相溶的液體二元體系的沸點(diǎn)低于各組分的沸點(diǎn)這一理論，將食品中的水分與甲苯或二甲苯或苯共沸蒸出，冷凝并收集溜液，由于密度不同，溜出液在接受管中分層，根據(jù)餾出液中水的體積，即可計(jì)算出樣品中水分含量。

在蒸餾法測(cè)定水分含量時(shí)，使用沸點(diǎn)比水高，密度比水小，與水互不相溶的有機(jī)溶劑，如：苯、甲苯和二甲苯作為溶劑。其中甲苯是最常用的。對(duì)熱不穩(wěn)定的食品一般不用二甲苯，常用苯、甲苯或甲苯-二甲苯的混合液。例：有關(guān)沸點(diǎn)：水——100℃

苯——80.2℃

水+苯——69.25℃

甲苯——110.7℃

二甲苯——140℃

有關(guān)相對(duì)密度：(20/4)

d水=1.00000d苯=0.87900d甲苯=0.86694(二)特點(diǎn)及適用范圍蒸餾法采用了一種高效的換熱方式，水分可迅速移出。此外，因此測(cè)定過(guò)程在密閉容器中進(jìn)行，加熱溫度比直接干燥法低，故對(duì)易氧化、分解、熱敏性以及含有大量揮發(fā)性組分的樣品的測(cè)定準(zhǔn)確度明顯優(yōu)于干燥法。該法設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，現(xiàn)已廣泛用于谷類、果蔬、油類香料等多種樣品的水分測(cè)定，特別對(duì)于香料，此法是唯一公認(rèn)的水分含量的標(biāo)準(zhǔn)分析法。(三)儀器及試劑

蒸餾式水分測(cè)定儀如圖所示。甲苯或二甲苯：取甲苯或二甲苯，先以水飽和后，分去水層，進(jìn)行蒸餾，收集餾出液備用。

(四)操作方法

準(zhǔn)確稱取適量樣品(估計(jì)含水量2~5ml)，放入水分測(cè)定測(cè)定儀器的燒瓶中，加入新蒸餾的甲苯(或二甲苯)50~75ml使樣品浸沒(méi)，連接冷凝管及接受管，從冷凝管頂端注入甲苯(或二甲苯)，使之充滿水分接受刻度管。

加熱慢慢蒸餾，使每秒鐘約蒸餾出2滴餾出液，待大部分水分蒸餾出后，加速蒸餾使每秒約蒸出4滴餾出液，當(dāng)水分全部蒸出后（接收管內(nèi)的體積不再增加時(shí)），從冷凝管頂端注入少許甲苯（或二甲苯）沖洗。如發(fā)現(xiàn)冷凝管壁或接受管上部附有水滴，可用附用小橡皮頭的銅絲擦下，再蒸餾片刻至接受管上部及冷凝管壁無(wú)水滴附著為止。讀取接受管水層的容積。(五)結(jié)果計(jì)算

水分(%)=

式中：V-----接受管內(nèi)水的體積，ml

W-----樣品的質(zhì)量，g。

(六)說(shuō)明及注意事項(xiàng)

①樣品用量一般谷類、豆類約20g，魚(yú)、肉、蛋、乳制品約5~10克，蔬菜、水果約5g。②有機(jī)溶劑一般用甲苯，其沸點(diǎn)微110.7℃。對(duì)于在高溫易分解樣品則用苯作蒸餾溶劑(純苯沸點(diǎn)80.2℃，水苯其沸點(diǎn)則為69.25℃)，但蒸餾的時(shí)間需延長(zhǎng)。③加熱溫度不宜太高，溫度太高時(shí)冷凝管上端水汽難以全部回收。蒸餾時(shí)間一般為2~3小時(shí)，樣品不同蒸餾時(shí)間各異。④為了盡量避免接受管和冷凝管壁附著水滴，儀器必須洗滌干凈。⑤如果餾出液渾濁，可以添加少量戊醇、異丁醇。三、卡爾-費(fèi)休法（KarlFischer)

卡爾-費(fèi)休（Karl-Fischer）法，簡(jiǎn)稱費(fèi)休法或K-F法，是在1935年由卡爾-費(fèi)休提出的測(cè)定水分的容量方法，屬于碘量法，對(duì)于測(cè)定水分最為專一，也是測(cè)定水分最為準(zhǔn)確的化學(xué)方法。多年來(lái)許多分析工作者是曾對(duì)此方法進(jìn)行了較為全面的研究，在反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量、試劑的穩(wěn)定性、滴定方法、計(jì)量點(diǎn)的指示以及針對(duì)各種類型樣品的應(yīng)用和儀器操作的自動(dòng)化等方面均有顯著的改進(jìn)，使該方法日趨成熟與完善。（一）原理利用I2氧化SO2時(shí)需要有一定的水參加反應(yīng)，（氧化還原反應(yīng)）

I2+SO2+2H2OH2SO4+2HI

此反應(yīng)具有可逆性，當(dāng)生成物H2SO4濃度＞0.05%時(shí)，即發(fā)生可逆反應(yīng)，要使反應(yīng)順利向右進(jìn)行，要加入適量的堿性物質(zhì)以中和生成的酸，吡啶（C5H5N）可以。I2+SO2+2H2O+3C5H5N2C5H5NHI+C5H5NSO3

氫碘酸吡啶硫酸吡啶硫酸吡啶很不穩(wěn)定，與水發(fā)生副反應(yīng)，形成干擾。若有甲醇存在，則可生成穩(wěn)定的化合物。將I2、SO2、C5H5N、CH3OH配在一起成為費(fèi)休試劑。由此可見(jiàn)，滴定操作所用的標(biāo)準(zhǔn)溶液是含有I2、SO2、C5H5N及CH3OH的混合溶液，此溶液稱為費(fèi)休試劑。費(fèi)休法的滴定總反應(yīng)式可寫(xiě)為：（I2+SO2+3C5H5N+CH3OH）+H2O2C5H5N?HI+C5H5N?HSO4CH3從上式可以看到1mol水需要與1mol碘、1mol二氧化硫和3mol吡啶及1mol甲醇反應(yīng)，產(chǎn)生2mol氫碘酸吡啶和1mol甲基硫酸氫吡啶。滴定操作中可用兩種方法確定終點(diǎn)

一種是當(dāng)用費(fèi)休試劑滴定樣品達(dá)到化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)，再過(guò)量1滴費(fèi)休試劑中的游離碘即會(huì)使體系呈現(xiàn)淺黃甚至棕黃色，據(jù)此即作為終點(diǎn)而停止滴定，此法適用于含有1%以上水分的樣品，由其產(chǎn)生的終點(diǎn)誤差不大；

另一方法為雙指示電極安培滴定法，也叫永停滴定法，其原理是將兩枚相似的微鉑電極插在被滴樣品溶液中，給兩電極間施加10~25mV電壓，在開(kāi)始滴定直至化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前，因體系中只存留碘化物而無(wú)游離碘，電極間的極化作用使外電路中無(wú)電流通過(guò)（即微安表指針始終不動(dòng)），而當(dāng)過(guò)量1滴費(fèi)休試劑滴入體系后，由于游離碘的出現(xiàn)使體系變?yōu)槿O化，則溶液開(kāi)始導(dǎo)電，外路有電流通過(guò)，微安表指針偏轉(zhuǎn)至一定刻度并穩(wěn)定不變，即為終點(diǎn)，此法更適宜于測(cè)定深色樣品及微量、痕量水分時(shí)采用。(二)適用范圍費(fèi)休法廣泛地應(yīng)用于各種液體、固體及一些氣體樣品中水分含量的測(cè)定，均能得到滿意的結(jié)果，在很多場(chǎng)合，此法也常被作為水分特別是痕量水分（低至ppm級(jí)）的標(biāo)準(zhǔn)分析方法，用以校正其他測(cè)定方法。在食品分析中，采用適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施后此法能用于含水量從1ppm到接近100%的樣品的測(cè)定，已應(yīng)用于面粉、砂糖、人造奶油、可可粉、糖蜜、茶葉、乳粉、煉乳及香料等食品中的水分測(cè)定，結(jié)果的準(zhǔn)確度優(yōu)于直接干燥法，也是測(cè)定脂肪和油品中痕量水分的理想方法。（三）儀器和試劑：

主要儀器

ZKF-l型水分測(cè)定儀試劑①無(wú)水甲醇：要求其含水量在0.05%以下。量取甲醇約200ml置干燥圓底燒瓶中，加光潔鎂條15g與碘0.5g，接上冷凝裝置，冷凝管的頂端和接受器支管上要裝上無(wú)水氯化鈣干燥管，當(dāng)加熱回流至金屬鎂條溶解。分餾，用干燥的抽濾瓶作接受器，收集64~65℃

餾分備用。②無(wú)水吡淀：要求其含水量在0.1%以下。③碘：將固體碘置硫酸干燥器內(nèi)干燥48小時(shí)以上。④無(wú)水硫酸鈉。⑤硫酸。⑥二氧化硫：采用鋼瓶裝的二氧化硫或用硫酸分解亞硫酸鈉而制得。⑦5A分子篩。

⑧水－甲醇標(biāo)準(zhǔn)溶液：每ml含1mg水，準(zhǔn)確吸取1ml水注入預(yù)先干燥的1000ml容量瓶中，用無(wú)水甲醇稀釋至刻度，搖勻備用。⑨卡爾-費(fèi)休試劑：稱取85g碘于干燥的1L具塞的棕色玻璃試劑瓶中，加入670ml無(wú)水甲醇，蓋上瓶塞，搖動(dòng)至碘全部溶解后，加入270ml吡啶混勻，然后置于冰水浴中冷卻，通入干燥的二氧化硫氣體60~70g，通氣完畢后塞上瓶塞，放置暗處至少24小時(shí)后使用?？?費(fèi)休試劑的標(biāo)定預(yù)先于水分測(cè)定儀的反應(yīng)器中加入50mL無(wú)水甲醇，接通儀器電源，啟動(dòng)電磁攪拌器，先用卡爾-費(fèi)休試劑滴入甲醇中使其尚殘留的痕量水分與試劑作用達(dá)到計(jì)量點(diǎn)，（即為微安表的一定刻度值，45uA或48uA）并保持1分鐘內(nèi)不變，此時(shí)不記錄卡爾-費(fèi)休試劑的消耗量。然后用10uL的微量注射器從反應(yīng)器的加料口緩緩注入10uL水-甲醇標(biāo)準(zhǔn)溶液（相當(dāng)于0.01g水），用卡爾-費(fèi)休試劑滴定至終點(diǎn)，記錄卡爾-費(fèi)休試劑消耗量。卡爾-費(fèi)休試劑對(duì)水含量T（mg/mL）按下式計(jì)算：式中：G—所用水-甲醇標(biāo)準(zhǔn)溶液中水的質(zhì)量，g；V—滴定消耗卡爾-費(fèi)休試劑的體積，ml。

(四)樣品水分的測(cè)定

對(duì)于固體樣品，必須要先粉碎均勻。如糖果必須事先粉碎均勻，視各種樣品含水量不同，一般每份被測(cè)樣品中含水20~40mg為宜。準(zhǔn)確稱取0.3~0.5g樣品置于稱樣瓶中。

在水分測(cè)定儀的反應(yīng)器中加入50mL甲醇，用卡爾-費(fèi)休試劑滴定其中的痕量水分，滴定至微安表指針的偏轉(zhuǎn)程度與標(biāo)定卡爾-費(fèi)休試劑操作中的偏轉(zhuǎn)情況相當(dāng)并保持1分鐘不變時(shí)（不記錄試劑用量），打開(kāi)加料口迅速將稱好的試樣加入反應(yīng)器中，立即塞上橡皮塞，開(kāi)動(dòng)電磁攪拌器使試樣中的水分完全被甲醇所萃取，用卡爾-費(fèi)休試劑滴定至原設(shè)定的終點(diǎn)并保持1分鐘不變，記錄試劑的用量（ml）。(五)結(jié)果計(jì)算式中：X—樣品中的水分含量，mg/100mg;T—卡爾-費(fèi)休試劑對(duì)水的滴定度，mg/ml；V—滴定所消耗的卡爾-費(fèi)休試劑體積，ml；W—樣品質(zhì)量，g。樣品中水分的含量：X=(六)說(shuō)明及注意事項(xiàng)1，使用此法時(shí)，若要水分萃取完全，樣品的顆粒大小非常重要。樣品細(xì)度約為40目，用粉碎機(jī)處理，不用研磨機(jī)以防水分損失。2，食品中含有氧化劑、還原劑、堿性氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硼酸等，都會(huì)與卡爾-費(fèi)休試劑所含組分反應(yīng)，干擾測(cè)定。3，含有強(qiáng)還原性物質(zhì)的物料會(huì)與卡爾-費(fèi)休試劑產(chǎn)生反應(yīng)，使水分含量測(cè)定值偏高；羰基化合物與甲醇發(fā)生縮醛反應(yīng)生成水，是水分含量也偏高，不飽和脂肪酸和碘的反應(yīng)也會(huì)使水分含量測(cè)定值偏高。四、其它儀器法⑴化學(xué)干燥法（干燥劑）⑵紅外線干燥法⑶微波法⑷紅外吸收光譜法⑸其它還有聲波和超聲波法，直流和交流電導(dǎo)率法，介電容量法，核磁共振波譜法等。GB/T5009.3—2010《食品的水分測(cè)定》1.直接干燥

2.減壓干燥

3.蒸餾法

4.卡爾-費(fèi)休法第三節(jié)水分活度值的測(cè)定一、測(cè)定水分活度值的意義

單純的含水量并不是表示食品穩(wěn)定性的可靠指標(biāo)。日常生活中，相同含水量的食品卻有不同的腐敗變質(zhì)現(xiàn)象，在一定程度上是由于水與食品中其他成分結(jié)合的方式不同而造成的。為了更好地定量說(shuō)明食品中的水分狀態(tài)，更好地闡明水分含量與食品保藏性能的關(guān)系，引入水分活度這一概念。水分活度可以定義為：溶液中水的逸度與純水的逸度之比值，可近似表示為溶液中水蒸氣分壓與純水蒸汽壓之比。逸度——溶液中水逸出的趨勢(shì)、能力。

f=pγ（逸度系數(shù)）。

Aw=f水/f純水水分含量是指食品中水的總含量，即一定的食品中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。水分活度反映了食品中水分存在的狀態(tài)，即水分與其他非水組分的結(jié)合或游離程度，結(jié)合程度↑則Aw↓，結(jié)合程度↓則Aw↑。同種食品中一般水分含量↑，其Aw值↑，但不同種食品即使水分含量相同水分活度往往也不同。測(cè)定食品的水分活度有著重要意義：1，水分活度影響著食品的色、香、味和組織結(jié)構(gòu)等品質(zhì)。食品中的各種化學(xué)、生物化學(xué)變化對(duì)水分活度都有一定的要求。如：酶促褐變反應(yīng)是由于酚氧化酶催化酚類物質(zhì)形成黑色素引起的。隨水分活度減少，酚氧化酶的活性逐步降低；同樣，食品內(nèi)絕大多數(shù)酶，淀粉酶、過(guò)氧化物酶等，在水分活度低于0.85的環(huán)境中，催化活性明顯地減弱。酶促褐變是在有氧條件下,由于多酚氧化酶(PPO)的作用,鄰位的酚氧化為醌,醌很快聚合成為褐色素而引起組織褐變。PPO是發(fā)生酶促褐變的主要酶,存在于大多數(shù)果蔬中。

美拉德反應(yīng)一種普遍的非酶褐變現(xiàn)象。美拉德反應(yīng)又稱為“非酶棕色化反應(yīng)”，是法國(guó)化學(xué)家L.C.Maillard在1912年提出的。所謂美拉德反應(yīng)是廣泛存在于食品工業(yè)的一種非酶褐變，是羰基化合物（還原糖類）和氨基化合物（氨基酸和蛋白質(zhì)）間的反應(yīng)，經(jīng)過(guò)復(fù)雜的歷程最終生成棕色甚至是黑色的大分子物質(zhì)類黑精或稱擬黑素，所以又稱羰氨反應(yīng)。2，水分活度影響著食品的保藏穩(wěn)定性。微生物的生長(zhǎng)繁殖是導(dǎo)致食品腐敗變質(zhì)的重要因素，而它們的生長(zhǎng)繁殖與水分活度有密不可分的關(guān)系。各類微生物中，細(xì)菌對(duì)水分活度要求最高，Aw＞0.9才能生長(zhǎng)；利用食品的水分活度原理，控制其中的水分活度，可以提供產(chǎn)品質(zhì)量、延長(zhǎng)食品的保藏期。如：為保持餅干、爆米花和薯片的脆性，為避免顆粒蔗糖、乳粉和速溶咖啡的結(jié)塊，必須使這些產(chǎn)品的水分保持在適當(dāng)?shù)偷臈l件下。（一）Aw測(cè)定儀法；（二）擴(kuò)散法；（三）溶劑萃取法。二、水分活度測(cè)定方法（一）儀器測(cè)定法測(cè)定原理：在一定溫度下，利用Aw測(cè)定儀裝置中的傳感器，根據(jù)食品中水的蒸汽壓力的變化，從儀器的表頭上可讀出指針?biāo)镜乃只疃?。測(cè)定步驟：儀器校正：飽和BaCl2溶液樣品測(cè)定：（二）擴(kuò)散法食品中的水分，都隨環(huán)境條件的變動(dòng)而變化。當(dāng)環(huán)境空氣的相對(duì)濕度低于食品的水分活度時(shí)，食品中的水分向空氣中蒸發(fā)，食品的質(zhì)量減輕；相反，當(dāng)環(huán)境空氣的相對(duì)濕度高于食品的水分活度時(shí)，食品就會(huì)從空氣中吸收水分，使質(zhì)量增加。不管是蒸發(fā)水分還是吸收水分，最終是食品和環(huán)境的水分達(dá)平衡時(shí)為止。

據(jù)此原理，我們采用標(biāo)準(zhǔn)水分活度的試劑，形成相應(yīng)濕度的空氣環(huán)境，在密封和恒溫條件下，觀察食品試樣在此空氣環(huán)境中因水分變化而引起的質(zhì)量變化，通常使試樣分別在Aw較高、中等和較低的標(biāo)準(zhǔn)飽和鹽溶液中擴(kuò)散平衡后，根據(jù)試樣質(zhì)量的增加（即在較高Aw標(biāo)準(zhǔn)飽和鹽溶液達(dá)平衡）和減少（即在較低Aw標(biāo)準(zhǔn)飽和鹽溶液達(dá)平衡）的量，計(jì)算試樣的Aw值，食品試樣放在以此為相對(duì)濕度的空氣中時(shí)，既不吸濕也不解吸，即其質(zhì)量保持不變。測(cè)定原理：樣品在康威氏(conway)微量擴(kuò)散皿的密封和恒溫條件下，分別在Aw較高和較低的標(biāo)準(zhǔn)飽和溶液中擴(kuò)散平衡后，根據(jù)樣品質(zhì)量的增加(即在較高AW標(biāo)準(zhǔn)溶液中平衡后)和減少(在較低Aw標(biāo)準(zhǔn)溶中平衡后)的量，求出樣品的水分活度。該法適用于中等及高水分活度（>0.5）的樣品。主要測(cè)定容器是康維皿容器，它分內(nèi)外二室，測(cè)定時(shí)在外室加入標(biāo)準(zhǔn)鹽飽和溶液，在